¿Qué es una reacción de doble reemplazo?

Se produce una reacción de doble sustitución cuando dos compuestos ionizados intercambian iones para producir dos nuevas sustancias. Las sustancias que reaccionan se disocian en una solución acuosa y los iones positivos o negativos cambian de lugar. Las nuevas sustancias resultantes permanecen en solución, escapan como gas o precipitan como un producto de reacción insoluble. Las reacciones de doble reemplazo pueden tomar muchas formas, incluidos varios tipos de reacciones ácido-base. Las reglas de solubilidad ayudan a predecir qué sustancias pueden participar en reacciones de doble reemplazo y qué productos de reacción precipitarán de la solución.

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Una reacción de doble reemplazo es una reacción de precipitación o ácido-base en la que los reactivos se ionizan y los iones positivos o negativos intercambian lugares para producir dos nuevas sustancias. Las reacciones de precipitación producen una sustancia que es insoluble, mientras que las reacciones ácido-base pueden producir productos de reacción solubles, líquidos o gaseosos.

Los detalles de cómo funciona una reacción de doble reemplazo se pueden ver con el ejemplo de los compuestos hipotéticos AB y CD. Estos son compuestos en los que los átomos A y C han formado enlaces con los átomos B y D respectivamente. Cuando se colocan en solución, se disocian en iones cargados positivamente A⁺ y C⁺ junto con iones cargados negativamente B^- y D^-.

Los dos iones con carga positiva se repelen entre sí debido a sus cargas similares, al igual que los dos iones con carga negativa. Eso deja a AD y CB como la posible reacción química de doble reemplazo, con los iones B y D cambiando de lugar. Los nuevos compuestos pueden ser un sólido insoluble, un sólido soluble, un líquido o un gas. Dependiendo de los detalles de la reacción, el tipo de sustancia que se produce muestra si se ha producido una reacción.

Si una sustancia no se disuelve en agua, no puede participar en una reacción de doble reemplazo. Las siguientes reglas de solubilidad ayudan a predecir qué sustancias reaccionarán en solución.

• Las sales de nitrato son solubles.
  
• Las sales de iones de metales alcalinos como el litio, el sodio y el potasio son solubles.
  
• Las sales de iones de amonio son solubles.
• La mayoría de las sales de bromuro, yoduro y cloruro son solubles, excepto las sales de plata, mercurio y plomo.
• La mayoría de las sales de sulfato son solubles, excepto las sales de calcio, mercurio, plomo y bario.
• La mayoría de las sales de hidróxido son insolubles, excepto las sales de calcio, bario y estroncio.
• La mayoría de los sulfuros, carbonatos, fosfatos y cromatos son insolubles excepto los de los metales alcalinos y el amonio.

Las reacciones de precipitación típicas introducen dos sustancias solubles en una solución acuosa produciendo un sólido insoluble. Por ejemplo, el nitrato de zinc y el fosfato de sodio reaccionan en una reacción de doble reemplazo. El nitrato de zinc es soluble en agua porque es una sal de nitrato y, aunque los fosfatos son en su mayoría insolubles, el sodio es un metal alcalino y, por lo tanto, el fosfato de sodio es soluble. Las dos sustancias intercambian iones para convertirse en nitrato de sodio, que permanece en solución, y fosfato de zinc, que es insoluble y se precipita.

Los ácidos y las bases se ionizan en solución para formar iones de hidrógeno e hidróxido. En una reacción de doble reemplazo, el ión hidrógeno del ácido se une con el ión hidróxido de la base para formar agua, uno de los productos de la reacción de doble reemplazo. Los otros productos se forman a partir de los iones restantes introducidos en la reacción.

Una simple reacción ácido-base como el ácido clorhídrico (HCl) y el hidróxido de sodio (NaOH) produce una sal (NaCl) y agua. Una reacción más compleja disuelve el carbonato de sodio (Na₂CO₃) en una solución acuosa de HCl. La reacción de doble reemplazo resultante produce NaCl y CO₂ así como agua.

Las características clave de las reacciones de doble reemplazo son la solubilidad de los dos reactivos, su ionización en solución y la evidencia de la reacción química resultante. Si se forma un precipitado o un gas, se ha producido una reacción química, pero para algunas reacciones ácido-base, el producto puede ser líquido o una sal soluble. En tales casos, es posible que se requieran pruebas adicionales para evidenciar una reacción.